1. Наука
  2. Видання
  3. Системи озброєння і військова техніка
  4. 2(58)'2019
  5. Получение многослойного радиопоглощающего покрытия на основе ферритов с использованием генетического алгоритма оптимизизации эффективной поверхности рассеяния электромагнитных волн в интервале частот 8-12ГГц

Получение многослойного радиопоглощающего покрытия на основе ферритов с использованием генетического алгоритма оптимизизации эффективной поверхности рассеяния электромагнитных волн в интервале частот 8-12ГГц

А.C. Чубукин
Аннотации на языках:


Анотация: В работе была проанализирована возможность использования эволюционных методов расчета с генетическим алго-ритмом оптимизации для разработки и создания радиопоглощающих покрытий на основе ферритов, способных увеличи-вать радиопоглощающую способность отражающих поверхностей и снижать эффективную площадь рассеяния в интер-вале частот 8–12 ГГЦ. Для этого был подобран ряд ферритных материалов, у которых экспериментально определялись частотные зависимости показателей диэлектрической и магнитной проницаемостей  (f) и  (f), от которых зависят ра-диопоглощающие свойства покрытий. Полученные данные зависимостей  (f) и  (f) были сведены в базу данных и использо-вались потом в качестве исходных для генетического алгоритма поиска наиболее подходящих ферритных материалов, способных обеспечивать максимальную радиопоглощающую способность и минимизацию эффективной поверхности рас-сеяния (ЭПР) в интервале частот 8–12 ГГЦ. С той же целью, и при помощи того же генетического алгоритма оптими-зации установлен ряд возможных последовательностей нанесения слоев из отобранных ферритных материалов и проведе-на оптимизация их толщин. По полученным в результате оптимизации данным был смоделирован ряд четырехслойных покрытий на пластинах из алюминиевого сплава Д-16, используемого в производстве планеров военных истребителей, которые в теории должны существенно повышать радиопоглощающую способность и снижать ЭПР. Для проверки ис-тинности полученных результатов оптимизации и моделирования был выбран один из вариантов покрытия, который был реализован на практике. В ходе реализации были подготовлены специальные составы на основе латексного компаунда PUNTACOL C, смешанного с ферритными материалами, прошедшими отбор генетическим алгоритмом, и послойно нано-сившимися на поверхность пластин алюминиевого сплава Д-16. После нанесения покрытий были проведены измерения ра-диопоглощающей способности и величины ЭПР. Измерение радиопоглощающей способности проводилось методом вычи-тания отраженных энергий, в безэховой камере специально изготовленным прибором. Измерение ЭПР проводилось при помощи моностатических радиоизмерений в интервале частот 8–12 ГГц в той же безэховой камере. В результате измере-ний было установлено, что нанесение выбранного вида покрытия значительно повышает радиопоглощающую способность отражающих поверхностей и снижает ЭПР в интервале частот 8–12 ГГЦ.


Ключевые слова: эффективная поверхность рассеивания, генетический алгоритм поиска, целевая функция пригодности, эволюционные методы расчета.

Список литературы

1. Menshova S.B. Tendencies in creating modern radio absorbing materials and coatings / S.B. Menshova // Надежность и качество сложных систем. – 2016. – № 4(16). – С. 51-59. https://doi.org/10.21685/2307-4205-2016-4-8.
2. Перспективи створення радіопоглинаючих матеріалів в Україні / Г.В. Лісачук, Р.В. Кривобок, Я.М. Пітак, І.В. Шуба, Ю.О. Юдін, Л.П. Тижненко, В.В. Петров, А.В. Шовкопляс, А.В. Захаров // Міжнародна наукова конференція MicroCAD: Секція № 11. – Рішення поліваріантних задач у хімічній технології. – НТУ “ХПИ”, 2013.
3. Антипов С.А. Обзор радиопоглощающих структур на основе электромагнитных искусственных поверхностей / С.А. Антипов, А.Ф. Латыпова, Ю.Г. Пастернак // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2014. – № 5.1.(16) – С. 9-15.
4. Radar absorbing materials and coatings [Electronic resource]. – Available at: http//www.ru.wikipedia.org/wiki/ Radar absorbing materials and coatings (accessed 4 April 2019).
5. Kolev S. Nanosized Ferrite Materials for Absorption of and Protection from MW Radiation [Electronic resource] / S. Kolev, T. Koutzarova // Advanced Nanotechnologies for Detection and Defence against CBRN Agents. – 2018. – P. 273-284. Available at: https://doi.org/10.1007/978-94-024-1298-7_26.
6. Saville P. Review of Radar Absorbing Materials. Defense Research and Development Canada [Electronic resource] / P. Saville // Technical Memorandum DRDC Atlantic TM 2005-003. – 2005. – 63 p. Available at: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a436262.pdf.
7. Латыпова А.Ф. Анализ перспективных радиопоглощающих материалов / А.Ф. Латыпова, Ю.Е. Калинин // Вест-ник Воронежского государственного технического университета. – 2012. – № 6. – С. 70-76.
8. Synthesys of radar absorbing materials for stealth aircraft by using nanomaterials and evolutionary computation [Elec-tronic resource] / D. Micheli, R. Pastore, A. Vricella, R. Morles, M. Marchetti // 29-th Congress of the International Council Aeronautic Sciences. September 7-12, 2014. Available at: https://doi.org/10.13140/2.1.3660.1920.
9. Shin J.Y. The Microwave Absorbing Phenomena of Ferrite Microwave Absorbers [Electronic resource] / J.Y. Shin, J.H. Oh // IEEE Transactions on Magnetics. – 1993. – No. 6(29), P. 3437-3439. Available at: https://doi.org/10.1109/20.281188.
10. Costa F. Analysis and Design of Ultra Thin Electromagnetic Absorbers Comprising Resistively Loaded High Imped-ance Surfaces / F. Costa, A. Monorchio, G. Manara // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2010. – No. 5(58). – P. 1551-1558.11. Meshram M. Development and Characterization of Ferrite Based Microwave absorbers. Ph. D. Thesis. Electronics and computer Engineering Department, Indian institute of Technology, Roorkee, India, 2004.
12. Pesque J. Optimization of multilayered anti-reflection coating using an optimal control method [Electronic resource] / J. Pesque, D. Bouche, R. Mittra // IEEE Trans Microwave Technology (USA). – 1992. – No. 40, P. 1789-1796.
13. Kirkpatrick S. Optimization by simulated annealing / S. Kirkpatrick, C.D. Gelatt, M.P. Vecchi // Science USA. – 1983. – № 4598(220), pp. 671-680.
14. Piao D. Broadband electromagnetic absorber designs using genetic algorithm [Electronic resource] / D. Piao, Y. Li, G. Lu // IEEE Automation Congress. – 2008. Available at: https://ieeexplore.ieee.org/document/4699152.
15. Design of lightweight, broad-band microwave absorbers using genetic algorithms [Electronic resource] / E. Mi-chielssen, J.M. Sajer, S. Ranjithan, R. Mittra // IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques. – 1993. – № 41, P. 1024-1031.
16. Синтез і властивості наноструктур, поглинаючих надвисокочастотне електромагнітне та нейтронне випромі-нення / П.П. Горбик, С.М. Махно, І.В. Дубровін, М.В. Абрамов, В.М. Міщенко, Р.В. Мазуренко, А.Л. Петрановська, Є.В. Пилипчук, С.Л. Прокопенко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2017. – № 1(15). – С. 47-82.
17. Григорьев А.Д. Электродинамика / А.Д. Григорьев, В.Б. Янкевич. – СПб.: ПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2007. – 80 с.
18. Efficient procedures for the optimization of frequency selective surfaces / F. Arya, M. Matthew, H. Christian, V. Rudiger // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2009. – № 5(56). – Р. 1340-1349.